加热处理是食品加工中重要的工艺环节,根据食品物料的加热方式,可以分为: 直接和间接加热。目前,国内食品加工领域多采用间接加热法。由于间接加热法其热表面的存在,被加热食品物料的品质会显著降低,并且热能利用率低[1]。因此人们迫切要求食品热加工过程中最大限度地保留食品物料的营养成分以及色、香、味,并提高热能的利用效率[2]。为了满足现代食品加工行业发展的要求,许多新型的加热技术受到了深入研究并得到较为广泛的应用,由于它们产生热能的原理不同,对食品的影响可能也会不同。本文旨在分析几种不同加热方式的基本原理及对食品的影响,探讨各个加热方式的技术特点和优缺点。
1.电磁加热技术
1.1原理
电磁感应加热的原理:电子线路板的组成部分会产生交变磁场,含铁质容器放在上面,容器表面就会切割交变磁力线,磁力线切割容器时,容器底部会产生无数的小漩涡流,涡流会使容器底部的铁原子发生高速且无规则的运动,原子之间互相碰撞、摩擦而产生热能,从而达到加热食品物料的效果[3]。由于是含铁质容器自身产生热量,热量转化率最高时可以达到95%。现在家庭和工业上使用的电磁炉,电磁灶都是采用这种电磁加热技术。
它具有温度均匀性高,安全性高,生产率高,自动化能力强,可靠性高,能效高,成本低等优点。Levacher[4]等人使用电磁加热在带式输送机上加热扁平状产品可节省50%的能源,
加热液体产品可节省20%的能源。
1.2电磁加热技术在油脂方面的应用
电磁感应加热技术可延长煎炸油的使用寿命并且已获得专利,通过检测游离脂肪酸、醛的含量发现其形成的速率降低,煎炸油的品质得到提高,从而延长了煎炸油利用的时间[5]。纪俊敏[6]等人对大豆油、花生油、玉米油进行电磁加热,发现酸价、过氧化值随着加热时间的延长而升高,丙二醛值则是呈先升高后下降的趋势,并且发现电磁加热对三种油品质的影响都小于常规加热产生的影响。赵功玲[7]等用电磁炉连续加热、常规连续加热、电磁炉间歇加热和电磁炉连续加新油加热四中加热方式对大豆油、花生油进行加热,发现在电磁加热下,加热时间的延长、温度的升高,酸值、过氧化值等都升高,其中油脂中含有的不饱和脂肪酸越多对热越不稳定,越容易氧化形成酸败,电磁加热和电热套加热相比而言,电磁加热对油脂品质的影响更大,间歇加热和连续加新油加热更有利于油脂品质的保持。
1.3电磁感应加热技术在食品方面的应用
电磁感应加热也应用于从柑橘中提取果胶[8],与常规加热(90分钟)相比,使用感应加热(30分钟)提取过程所需的时间显著缩短,并且两种方式提取的果胶理化性质基本一致;由于电磁场与材料中酸性和碱性化合物的相互作用,感应加热比水浴加热制备的果胶产量更高。蒋静[9]用电磁感应加热鲫鱼汤,发现在电磁加热过程中,蛋白质含量不断增多,总氨基酸、必需氨基酸以及呈味氨基酸含量在不断的升高,必需氨基酸占总氨基酸的比例也显著上升,且必需氨基酸指数 EAAI 值不断增大,鱼汤蛋白质的营养更加均衡。
2.欧姆加热技术
2.1原理
欧姆加热技术,又称内部加热法,加热原理是利用食品本身的介电性质,把食品作为电路中一段导体,食品物料自身产生热量并在内部直接把电能转化为热能的一种加热方式,不需要温度差作为传热的推动力[10]。欧姆加热的适用性取决于产品的电导率。大多数食品制剂含有适量百分比的游离水和溶解的离子盐,因此可以充分发挥欧姆效应。食品欧姆加热技术的特点:①加热均匀、不需传热面、不影响食品的品质;②加热速度快、不受物料尺寸和形状的影响;③ 能效高、环境友好。
2.2欧姆加热杀菌
欧姆加热会发生“电穿孔”效应,造成微生物的细胞膜发生破裂,使细胞的内容物渗漏,从而导致细胞死亡,最终引起细菌体死亡。程玉来[11]等建立了番茄酱杀菌条件的数学模型,获得了最佳处理条件:电压60.6V、加热温度60.2℃和保温时间123.5s,在此条件下,番茄酱中酵母菌残菌率为0.2%,达到了商业无菌的要求。单长松[12]等研究表明当欧姆加热温度为82℃、电压为200V、频率190Hz的条件下可对豆浆中微生物的杀灭率达100%,接近模型预测值。
2.3欧姆加热在食品方面的应用
欧姆加热可以缩短食品的加热时间,并且加热后的肉制品色泽、嫩度等参数都优于水浴加热 [13]。Fili[14]等发现采用欧姆加热辅助真空蒸发比真空蒸发浓缩石榴汁,浓缩时间缩短了约56%。戴妍[15]等发现欧姆加热处理与肉块亮度、黄度和高铁肌红蛋白含量以及可溶性蛋白质含量的相关性较强;欧姆加热处理后肉制品的颜色和脂肪氧化稳定性均较好,但是蛋白质氧化程度略高,这样导致的结果会使肉质变硬。
Sunpreet[16]等人研究发现荔枝汁的浓度越大,电导率越大,电流就越大,电导率对欧姆加热食品具有十分重要的作用;pH值在加热前后的变化不显著,不同电压梯度对欧姆加热的速率影响显著。Titaporn[17]等人建立了欧姆加热期间温度变化的数学模型,可以精确预测浓缩果汁在欧姆加热过程中的温度变化,此外,在相同的加热速率下,欧姆加热和旋转真空加热方法中果汁Vc的含量没有显著差异。
3.微波加热技术
3.1原理
微波是波长在1×10-3-1m范围内电磁波,当食品物料放到微波中后,微波会使食品物料中的水分子迅速摆动,从而使食品产生热效应,还会以高速的分子振荡激发出极性分子不停地改变取向而产生非热效应。伴随着微波热效应的发现,微波加热技术也随即进入了全新的发展阶段[18]。微波已广泛应用于食品、药品、化工和医疗等行业,在食品行业中,微波主要用于解冻、加热、干燥和灭菌等领域。
研究几种加热技术在食品加工中的应用及其进展
日期:2019-02-12 16:44 点击:468